[論文レビュー] Superconductivity driven by charge fluctuations in iron-pnictides

Sen Zhou, Gabriel Kotliar+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 22, 2011

Iron-based superconductors research被引用数 2

ひとこと要約

本論文は、鉄・pnict化物における超伝導を媒介する電荷揺動が、Fe-As間のサイト間電子的相互作用によって駆動されることを提案する。Fe 3dおよびAs 4p軌道を含む8バンド拡張ハーバードモデルを用いて、(0,0)、(π,0)、(π,π)波数において電荷揺動が強化されることを特定し、スピンサインレット対称性のペアリング引力によって、s±およびs++ギャップ対称性を併存するロバストなs波超伝導が実現されることを示している。

ABSTRACT

We present a scenario for iron-pnictide superconductivity mediated by charge fluctuations that are strongly enhanced by Fe-As intersite electronic interactions. Deriving an eight-band extended Hubbard model including Fe 3$d$ and As 4$p$ orbitals for the LaOFeAs family, we show that charge fluctuations induced by $p$-$d$ charge transfer and As orbital polarization interactions in the Fe-pnictogen structure peak at wavevectors $(0, 0)$, and ($\pi$, 0) and ($\pi$, $\pi$) respectively. Intraorbital spin-singlet pairing attraction develops at these wavevectors and the solution of the linearized gap equation shows robust s-wave superconductivity with both $s_\pm$ and $s_{++}$ gap functions.

研究の動機と目的

• 鉄・pnict化物における超伝導を媒介する電荷揺動の役割を調査すること。
• LaOFeAs系の電子的相互作用を、Fe 3dおよびAs 4p軌道を含む拡張ハーバードフレームワークでモデル化すること。
• Fe-As間のサイト間相互作用が電荷揺動をどのように強化し、ペアリング対称性に影響を与えるかを特定すること。
• 強い電子相関の存在下でも、得られる超伝導ギャップ関数の頑健性を分析すること。

提案手法

• LaOFeAsファミリーのFe 3dおよびAs 4p軌道を組み込んだ8バンド拡張ハーバードモデルの導出。
• Fe-As間のサイト間電子的相互作用（p-d電荷移動およびAs軌道の極化を含む）の組み込み。
• (0,0)、(π,0)、(π,π)波数における電荷揺動感受率の計算。
• これらの強化された電荷揺動によって誘発される軌道内スピンサインレットペアリング引力の特定。
• 線形化ギャップ方程式の解法により、超伝導ペアリング対称性およびギャップ構造の特定。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 鉄・pnict化物における電荷揺動は、ロバストな超伝導を媒介できるか？
• RQ2 Fe-As間のサイト間相互作用は、特定の波数において電荷揺動をどのように強化するか？
• RQ3 これらの電荷揺動によって誘発されるペアリング相互作用の性質は何か？
• RQ4 電荷揺動を介したペアリング機構から、どのような超伝導ギャップ対称性が出現するか？

主な発見

• Fe-As間のサイト間相互作用、特にp-d電荷移動およびAs軌道の極化により、(0,0)、(π,0)、(π,π)波数において電荷揺動が強く強化される。
• これらの波数において、軌道内スピンサインレットペアリング引力が発現し、超伝導ペアリングのメカニズムが提供される。
• 線形化ギャップ方程式の解法により、s±およびs++ギャップ関数を併存するロバストなs波超伝導が得られる。
• ペアリング機構は磁気揺動ではなく電荷揺動によって駆動され、鉄・pnict化物における超伝導の代替的ルートを提供する。